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研究生:林奕廷
研究生(外文):I-Ting Lin
論文名稱:溺水人員之偵搜與辨識原理
論文名稱(外文):Principles of Searching for and Recognition Underwater Drowned Human Bodies
指導教授:田文敏田文敏引用關係張揚祺張揚祺引用關係
指導教授(外文):Wen-Miin TianYang-Chi Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海洋環境及工程學系研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:溺水掃描式聲納
外文關鍵詞:scanning sonar
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摘要
消防人員執行溺水救援時,除了岸上之目標搜尋外,必然同時派遣潛水人員入水搜尋,在此期間將耗費大量人力與物力於此任務上。消防人員之勤務已日益繁瑣且沉重之外,在接獲此類相關勤務時,無疑是雪上加霜。考量消防人力之不足與水下聲學技術的進步,因此本研究之要旨在於以掃描式聲納系統進行溺水人員水下搜尋,期能提升水下搜尋之效率。
水下靜態目標物種類繁多,舉凡在水下無法進行自主性移動之物體,皆可納入此類別中。水下靜態目標物之探測,可應用之儀器包括:光學設施、聲學設施與地球物理設施等三種。
本研究在於探討應用掃描式聲納(Scanning Sonar)透過影像分析與海床目標物辨識技術,進行溺水人員搜尋作業。根據掃描式聲納的工作原理,此種作業方式預期可使救溺工作更趨向於簡捷與完整,將使消防人員於執行救溺工作時更為專業化。以三個實際參與現場作業之救溺工作為例,針對所收集之聲納影像進行判讀與辨識,其結果顯示此項技術可有效辨識潛水人員的動態、水下疑似目標物以及目標物周圍之地貌起伏等。此外,並能提供疑似目標物之面積尺度、形狀比例、數量與地理座標等資訊。在日月潭水庫之救溺工作中,間接證實聲納影像中之『疑似』人體目標物即為溺水人員遺體。
未來若能輔以水下遙控載具(ROV, Remotely Operated Vehicle)或水下拖曳式攝影機(TOV, Towed Operated Vehicle) 同步進行目標物光學驗證,將可增進目標物之辨識能力與驗證效果。
Abstract
Recovery of underwater drowned human body is one of the major missions of the firefighters. However, due to short of man power, lack of training and professional equipments, this kind of body recovery mission was basically conducted on the shore and at the water surface. Only a limited amount (if any) of diving activities were conducted to search for the drowned body. For a much more efficient way to conduct this kind of body recovery activity, it is necessary to incorporate the state of the art of the underwater acoustics technique, such as scanning sonar, into the operation procedures.
Underwater stationary targets are objects sitting on the seafloor that can’t move autonomously. Apparatus feasible for the detection of these underwater stationary targets includes: optics, acoustics and geophysical instruments. Among them, acoustical apparatus is the most feasible one.
The purpose of this research was to investigate the application of scanning sonar for underwater human body detection and recovery. Based on theoretical considerations, the use of scanning sonar can improve both total time consumed and target detection rate of body recovery rescue activities. Three real cases which incorporated this equipment into the rescue work illustrated that the movement of a diver, several suspected targets and the morphological features around the targets can be recognized by the scanning sonar. In addition, the dimensions, shapes, amount and geographic locations of the targets can be identified for further considerations. During the mission at the Jih-Yueh-Tan Reservoir, it was proved indirectly that the scanning sonar can detect the drowned human body successively.
Based on this investigation, it is recomended that the detection and identification ability of the scanning sonar can be dramatically improved if optical apparatus such as ROV (remotely operated vehicle) or TOV (towed operated vehicle) was incorporated into the operation procedures.
目錄
謝誌.........................................................I
中文摘要................................................II
英文摘要...............................................III
目錄.......................................................IV
表目錄...................................................VI
圖目錄..................................................VII
第一章 緒論........................................1
1-1 前言..............................................1
1-2 研究動機......................................1
1-3 研究目的......................................2
1-4 前人研究與文獻回顧..................2
1-5 研究架構與章節內容..................3
第二章 研究方法.................................5
2-1 文獻分析.......................................5
2-1-1 國外相關文獻...........................5
2-1-2 國內研究之方法及困難度.......6
2-1-3 國外針對水下搜尋之研究........7
2-1-3-1 水下目標物搜尋準則.............7
2-1-3-2 潛水搜尋模式.........................8
2-1-3-3 成功搜索的要求....................11
2-2 研究方法.......................................11
第三章 儀器設備與研究理論.............22
3-1 水下探測技術與儀器工作原理...22
3-1-1 聲納系統水中工作原理............22
3-1-2 掃描式聲納系統工作原理.........23
3-1-3 全球衛星定位系統工作原理.....24
3-2 掃描式聲納偵搜能力驗證.............25
3-2-1 儀器測試.....................................25
3-2-2 模型測試......................................25
3-3 目標物辨識準則..............................26
3-3-1 目標物偵測能力之影響參數......26
3-3-2 聲納聲學影像辨識準則..............30
3-3-3 影響聲納影像品質之因素..........32
第四章 溺水人員搜救作業之案例與實証....48
4-1 溺水人員搜救作業之系統分析與作業構想...48
4-2 案例與實証......................................48
4-2-1 高雄縣林園鄉雙園大橋下...........48
4-2-2 南投縣魚池鄉日月潭水庫...........50
4-2-3 高雄縣燕巢鄉阿公店水庫...........53
4-3 案例比較與分析...............................56
第五章 討論、結論與建議.....................72
5-1 討論...................................................72
5-1-1 掃描式聲納解析度之探討............72
5-1-2 環境因子與光學影像驗證之探討.....72
5-1-3 掃瞄式聲納理想搜尋模式............73
5-2 研究實証之發現與貢獻....................73
5-3 結論與建議.......................................74
5-3-1 建立溺水事故搜救作業程序........74
5-3-2 未來研究方向................................76
參考文獻.....................................................81
附錄一 掃描式聲納操作畫面之解析......83
附錄二 七賢路橋下偵捜位置之相關聲學與光學影像...84
附錄三 蓮池潭之相關聲學與光學影像....85
附錄四 林園鄉雙園大橋救溺現場之相關聲學與光學影像....86
附錄五 治平橋前相關聲學與光學影像....90
附錄六 日月潭水庫救溺現場之相關影像...91
附錄七 阿公店支流相關聲學與光學影像...94
附錄八 溺水新聞之相關剪報.......................95
參考文獻
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10.田文敏(2003),「水下沉埋目標物之搜尋與定位技術」,海洋技術季刋第十三卷第三期,31頁-41頁。
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